Přeshraniční provoz rychlostí 300 km/h Jean-Jacques Gehrenbeck Tratě L3 (Liège – hranice s Německem) a L4 (Antwerpy – hranice s Nizozemskem) se brzy připojí k belgické síti vysokorychlostních tratí. Tyto dvě tratě budou prvními tratěmi v Belgii, které mají být vybaveny systémem ERTMS/ETCS úrovně 2 a 1. Konkrétní problém přechodu hranice mezi Belgií a Nizozemskem, který zahrnuje spojení dvou odlišných systémů, je prezentován podrobněji . 1. Úvod Belgie je základním uzlem v síti vysokorychlostních železničních tratí a leží v srdci tras spojujících Francii, Velkou Británii, Nizozemsko a Německo. V posledních deseti letech trať L1 spojuje města Paříž a Brusel a v posledních pěti letech trať L2 spojuje města Brusel a Liège. Dvě nové tratě budou brzy připojeny ke stávajícím tratím: trať L3, která spojuje město Liège s hranicí Německa a trať L4 spojující Antwerpy s hranicí Nizozemska, která zajišťuje dopravní obsluhu mezilehlé stanice v Noorderkempen. Na hranici mezi Belgií a Nizozemskem je trať napojena na trať HSL Zuid (VRT-jih), která pokračuje směrem k Rotterdamu a Amsterdamu. Mezi Bruselem a Antwerpy je konvenční trať, jelikož krátká vzdálenost mezi těmito městy neodůvodňuje vysokorychlostní trať.
V r. 2003 zahájila Národní společnost belgických železnic (SNCB) (v současné době manažer infrastruktury Infrabel) mezinárodní výzvu k veřejným nabídkám na signalizační vybavení pro tyto dvě tratě, včetně zabezpečovací techniky a systémů sledování vlaků vycházejících ze specifikací systému ERTMS/ETCS. SNCB chtěla vybavit své vysokorychlostní tratě systémem ETCS úrovně 2, ale s ohledem na nedostatek referencí v té době a také na potřebu provozu vlaků v případě selhání systému GSM-R požádala, aby úroveň 1 byla nabídnuta navíc jako systém „fall back“. Zásady systému
ETCS úrovně 1 jsou podobné systému TBL (vlakové zabezpečovací zařízení) používaném na belgické železniční síti zvláště na trati L2. Na konci r. 2003 byla uzavřena smlouva s konsorciem AILS, které bylo složeno z těchto společností: Alstom pro návrh systému a zabezpečovací zařízení, rádiová bloková centrála (RBC) a kolejové obvody, Siemens pro hardware úrovně 1 (kódovací zařízení a balízy) a počítače náprav a ze skupiny instalátorů (Fabricom-GTI, Stevens, Engema) pro práci na místě. Za povšimnutí stojí, že spojení trať L4 - HSL Zuid je v Evropě první, kde je národní hranice přejížděna rychlostí 300 km/h. a kde musí být propojeny dvě tratě se systémem ETCS úrovně 2, vybudované dvěma různými konsorcii. 2. Navržené řešení Navržené řešení částečně vychází z projektů společnosti Alstom, realizovaných v té době (Mattstetten-Rothrist ve Švýcarsku, Řím-Neapol v Itálii, trasa Betuwe v Nizozemsku), a nyní je v komerčním provozu. Projekt tratí L3 – L4 má však specifické parametry, které se liší v: - rozhraní mezi železničními zabezpečovacími systémy typu Poste à logique Programmée (PLP) a Rádiovou blokovou centrálou (RBC), - překrývání úrovně 2 a úrovně 1 systému ETCS a v případě trati L4, spojení s tratí HSL Zuid, zahrnující rozhraní na různých úrovních, která budou podrobněji popsána později. Kromě toho bylo nezbytné vyjasnit u společnosti Infrabel, jak by měly být belgické principy návěstění přizpůsobeny prostředí ETCS. Kupříkladu, typy pohybů definovaných v principech návěstění lze převádět do různých módů TCS: „plný dohled“, „podle rozhledu“, „odpovědný personál“ a „posun“. Vyhlášení veřejné soutěže a smlouva vychází ze specifikace Unisig Subset-026-V222. Mezi subjekty, které nejsou plně pokryty touto verzí specifikací a souvisejících dokumentů (zvláště Specifikace funkčního rozhraní (FIS), Specifikace vhodné formy funkčního rozhraní (FFFIS)), je podrobná specifikace rozhraní mezi rádiovými blokovými centrálami. Pouze funkční specifikace existovala v době, kdy byla uzavřena smlouva. Řešení překonání této překážky je popsáno níže v textu. Další menší problémy byly také předmětem řešení na zakázku v případě chybějících specifikací (například nebyly stanoveny parametry „vhodnosti trasy“, jako například hladiny napětí nebo rozchody kolejí). V článku je dále popsána především trať L4, základní principy trati L3 a technická realizace jsou však podobné. Celkový popis systému Požadované výkonnostní charakteristiky: - na úrovni 2, maximální rychlost 300 km/h a interval 3 minuty, - na úrovni 1, maximální rychlost 160 km/h a interval 6 minut.
pro dosažení těchto cílů je trať rozdělena na úseky téměř konstantní délky 1600 m.Každý úsek je chráněn v obou směrech virtuálním signálem, známým rovněž jako návěstní tabule s osvětlenými znaky. Jsou definovány tři typy těchto tabulí: - řízené návěstní tabule s osvětlenými znaky, které chrání místa na trase (řízení tras). Tyto tabule jsou vybaveny světelným signálem, který se rozsvěcí, když jsou splněny podmínky dopravní trasy. - permanentní permisivní návěstní tabule umístěné v úsecích volné trati (autoblok), které lze vždy projíždět při jízdě podle rozhledu, - přerušované permisivní návěstní tabule, které jsou rovněž umístěny v úsecích volné trati, které lze projíždět při jízdě podle rozhledu, když je návěstidlo pro projetí, kterými jsou úseky vybaveny, rozsvíceno. Tyto návěstní tabule jsou spojeny se speciálními bezpečnostními funkcemi, jako jsou například detektory nebo varovné signály horkoběžná ložiska, požár či zaplavená oblast, které mohou aktivovat nouzové brzdění. Návěstní tabule jsou řízeny systémem ETCS úrovně 2. Všechny řízené návěstní tabule a přerušované permisivní návěstní tabule jsou také vybaveny přepínatelnými balízami, avšak ne všechny permanentní permisivní návěstní tabule. V systému ETCS úrovně 1 je trať rozdělena na dva až tři úseky, čímž se redukuje množství nezbytného vybavení a je zajištěna požadovaná výkonnostní úroveň. Přechody mezi úrovněmi jsou realizovány několika způsoby. V normálním provozu je trať provozována v úrovni 2. Vybavení úrovně 2 a 1 funguje paralelně a o trati se proto říká, že je vybavena smíšenými úrovněmi. To umožňuje strojvedoucímu, který čelí komunikačnímu problému v úrovni 2, si zvolit úroveň 1 (při prostoji v souladu se specifikacemi palubního zařízení). V případě komunikačního problému, který postihne celou trať, umožňuje přepnutí určitých balíz v přístupových zónách vstup do úrovně 1 všem vlakům bez zastavení nebo jiných opatření ze strany strojvedoucích. 4. Podrobný popis různých subsystémů (obr. 3) 4.1 Zabezpečovací zařízení Zabezpečovací zařízení je typu PLP, bylo vyvinuto společností Alstom a je provozováno již více než deset let na síti Infrabel. Logika je obsažena v centrálním systému, který se skládá ze 6 kabin SSI (Solid State Interlocking = polovodičová zabezpečovací technologie) pro každou trať. Tyto kabiny komunikují vzájemně mezi sebou a se zařízením podél trati a používají sítě z optických vláken. Jsou také napojeny na systém sledování dopravního provozu typu EBP společnosti Infrabel. Funkce lze rozdělit do tří skupin: - běžné funkce řízení tras (trasa, volba typu pohybu, podmínky průjezdu atd.) a řízení směru v úsecích autobloku. - funkce specifické pro vysokorychlostní trať, již používané na tratích L1 a L2: řízení omezení rychlosti na trati nebo v úseku, řízení úrovňových přechodů, oznamování stavebních prací, nastavení návěstních tabulí k zastavení varovných signálů horkoběžná ložiska či zaplavená oblast. - nové funkce nezbytné pro zařízení systému ETCS úrovně 1 a úrovně 2 (tj. vydání příkazů kodérům úrovně 1 (Lineside Electronic Unit – LEU, přenos dat na RBC, řízení přechodů při vjezdu na trať) a je třeba vést v patrnosti, jak bylo naznačeno dříve, že rozdělení trati na úseky se liší v úrovni 1 a v úrovni 2 a obě úrovně jsou v provozu současně.
Podél trati je návěstní zařízení seskupeno do tzv. místností technického vybavení, ve kterých jsou také energetické soustavy a hardware GSM-R od dalších dodavatelů. Návěstní zařízení zahrnuje funkční moduly podél trati (TFM), které poskytují rozhraní se zařízením podél trati, jako jsou přestavníky, světelná návěstidla, kolejové obvody a počítače náprav. Jsou používány tři typy funkčních modulů TFM: point modul, návěstní modul a univerzální modul. Zabezpečovací zařízení trati L4 je propojeno na jednom konci se zabezpečovacím zařízením v oblasti města Antwerpy prostřednictvím modulů TFM a na druhém konci je zabezpečovací zařízení propojeno se zabezpečovacím zařízením trati HSL Zuid (VRT-jih) (typu Simis) prostřednictvím modulů TFM a relé.
4.2 Systém ETCS úrovně 2 Systém ETCS úrovně 2 se skládá převážně z rádiové blokové centrály (RBC) a jejích periferních zařízení. Rádiová bloková centrála je na bezpečnostní platformě typu 2 ze 3, která má nezbytnou úroveň integrity bezpečnosti (SIL 4) a pro tento typ aplikace. Rádiová bloková centrála komunikuje s jeho prostředím třemi hlavními spojeními: - skupina sériových spojů pro spojení se zabezpečovacím zařízením, - první spoj Ethernet pro spojení s periferními zařízeními RBC, - druhý spoj Ethernet pro spojení se sítí Network Transmission Gateway, která umožňuje přístup na síť GSM-R.
Všechny tyto spoje jsou redundantní pro dostupnost. Periferní zařízení RBc zahrnují: - lokální řídící stanice (LCS), která operátorovi umožňuje stanovit rychlostní limity, vysílat zprávy o nouzovém zastavení a zobrazovat určitý počet informací o stavu provozu vlaků na úrovni 2. - lokální stanice údržby (LMS) / rekordér pro záznam právních dat (LDR), který zaznamenává právní data a data o údržbě a generuje varovné signály detekované během provozu. - síť Network Transmission Gateway, která tvoří rozhraní mezi sítí GSM-R (veškerá komunikace ISDN s vlaky) a RBC (Ethernet). RBC obdrží v zásadě dva typy informací ze zabezpečovacího zařízení: - stav návěstních tabulí (pokračovat, nebezpečí, stav nouze, typ pohybu) a případně světelný signál pro projetí, - stav rychlostních limitů stanovených operátorem. Na základě těchto dat a informací obsažených v její databázi sestavuje balíky informací,definovaných v SRS, důležitých pro pohyb vlaku, včetně rychlostních profilů, gradientů, podmínek na trati atd. 4.3 Systém ETCS úrovně 1 Systém ETCS úrovně 1 se skládá z kodérů a balíz umístěných blízko návěstních tabulí úrovně 1. Všechny kodéry jsou spojeny s univerzálním modulem TFM (110 V AC).Tato spojení 110 V AC vymezují 8-bitový kód, který odpovídá stavu tratě propočítaném centrálním zabezpečovacím zařízením: znamení na „stůj“, pokračovat jedním nebo více volnými úseky, podle rozhledu, a definuje přítomnost rychlostních limitů. Tabulka aspektů je programována do jednotky LEU, kde se definuje přenášení zpráv pro každý kód. Zprávy jsou pak přenášeny přepínatelnou balízou, když vlak jede okolo, aktivuje ji. 4.4. Gateway SSI-RBC Mezi železničním zabezpečovacím systémem PLP a RBC pro bezpečný přenos nezbytných informací neexistuje přímé rozhraní. Na straně PLP jsou bezpečnostní informace dostupné pouze na úrovni komunikační sítě, spojující centrální systém s traťovým zařízením, ve formě proprietárního protokolu. Jelikož systém PLP byl produktem, který už byl vyvinut a byl v provozu, nemohl být modifikován, aby byl kompatibilní s modernějším protokolem známým pro RBC. Na straně RBC jsou dostupná sériová rozhraní nebo rozhraní Ethernet. To přimělo společnost Alstom, aby vyvinula specifickou bránu: jedna položka zařízení na jednu kabinu se zabezpečovací technikou, na základě jiného pokračujícího vývoje, který souvisí s dvojitým sériovým spojením s RBC. Ta obdrží informaci v protokolu sítě TFM, dekóduje ji a znovu zakóduje podle bezpečného protokolu FSFB2 ve formátu HDLC řízeného RBC. Standardní protokoly jsou v procesu specifikace pro tento typ interface, ale omezení stávajících produktů jim nedovolí rychlé rozmístění.
4.5 Detekce vlaků Jsou používány dva typy detekčního systému. Prvním typem detekčního systému jsou kolejové obvody Jade bez izolovaných styků dodávané společností Alstom a používané na hlavní trati především na belgické síti ale i v dalších zemích. Druhý typ, tj. počítače náprav, se vyskytuje na vedlejších kolejích, které nejsou používány v běžném provozu. 4.6 Diagnostický systém Informace, netýkající se bezpečnosti, jako například stav zdrojů elektrické energie, jednotky LEU, optické komunikační moduly, požární hlásiče, dveřní kontakty atd., jsou získávány diagnostickým systémem složeným z jednotky sběru a lokálního zpracování dat a z modulu přístupu na síť z optických vláken. Centrální systém tyto informace řídí a posílá jejich části do kontrolního systému (EBP) pro případnou akci návěstního systému. 5. Problém přechodu hranice Jedno zvláštní téma bylo předmětem mnoha jednání mezi různými manažery tratí L4 a HSL Zuid, kterého se účastnili také zákazníci i dodavatelé (společnosti pro infrastrukturu a návěstění). Všechny tratě jsou vybaveny zařízeními úrovně 1 a úrovně 2. Přechod hranice na úrovni 2 znamená komunikaci mezi centrálami RBC pro předání podle specifikací SRS. Když byla uzavřena smlouva o trati L4, dva dodavatelé RBC (Alstom a Alcatel, dodavatel konsorcia Infraspeed) vyvinuly svůj produkt tak, že každý specifikoval odlišné protokolové vrstvy, které tehdy nebyly definovány ve specifikaci Unisig, zvláště protokoly a používaný jazyk. V té době byly specifikovány pouze provozní zprávy. Bylo navrženo a analyzováno několik řešení. Z nich dvě byla předmětem intenzívnějšího zkoumání. Jedno řešení představovalo vytvoření systému ETCS úrovně 1, dostatečné délky, které by umožňovalo odpojení od systému ETCS úrovně 2 v protisměru a následné opětné spojení se systémem ETCS úrovně 2 ve směru bez snížení rychlosti. Druhým řešením byl vývoj brány mezi centrálami RBC. Od prvního řešení bylo upuštěno vzhledem ke skutečnosti, že pro dosažení požadované bezpečnosti by bylo nezbytné instalovat přepínatelné balízy v krátkých rozestupech s cílem
aktualizovat oprávnění k pohybu s dostatečnou frekvencí, což by zahrnovalo velký počet jednotlivých zařízení a mělo dopad na celkovou dostupnost systému. Druhé řešení vyžadovalo nový vývoj, nekompatibilní s daty stanovenými smlouvou ve dvou projektech, a bylo rozhodnuto zpočátku používat systém ETCS úrovně 1 (systém, který byl v zásadě vyhrazen jako nouzový) na vzdálenost 5 km pro přechody ze systému ETCS úrovně 2 na systém ETCS úrovně 1. Tento úsek pouze v úrovni 1 systému ETCS je umístěn na belgické straně hranice. Mezitím pokračovala jednání o realizaci brány mezi centrálami RBC. Toto řešení je popsáno v další části textu. Realizace tohoto střednědobého řešení probíhala v několika etapách včetně psaní dokumentů společných specifikací definujících požadavky a technická řešení na různých úrovních (systémy dohledu, zabezpečovací zařízení, ETCS). Pak byly vyhotoveny dokumenty o společných zkouškách: - specifikace elektrických zkoušek rozhraní mezi zabezpečovacími systémy, - specifikace provozních zkoušek tohoto rozhraní, - specifikace zkoušek systému s jízdou zkušebního vlaku. 6. Popis řešení Gateway RBC Souběžně s implementací projektů založených na použití systému ETCS úrovně 1 na hranici, byla znovu zahájena jednání mezi dodavateli dvou centrál RBC za účelem specifikování brány, která by umožnila dvěma centrálám RBC vzájemnou komunikaci. Zpočátku se uvažovalo, že se centrály RBC nebudou modifikovat a všechny funkce adaptace budou integrovány do brány. Tento princip však byl následně odmítnut a nakonec bylo rozhodnuto, že brána bude vykonávat konverzi protokolů komunikace a bezpečnosti mezi centrálami RBC, tj. - Euroradio+ pro Alstom RBC a - RACOON pro Alcatel RBC.
Na druhé straně by centrála RBC pracovala s aplikační vrstvou (zprávy) na základě specifikací Unisig (dokument SUBSET 039), které byly mezitím definovány. Vývoj této brány je téměř dokončen, její integrace do celkového systému, složeného z trati L4 a HSL Zuid, však musí být ještě realizována.
Problém přechodu hranice mezi Belgií a Nizozemskem je dokonce ještě komplikovanější skutečností, že je požadován přechod mezi dvěma sítěmi GSM-R. V době podepisování smluv o tratích L4 a HSL Zuid nebyl tento problém řešen. Řešení na bázi systému ETCS úrovně 1 dovolilo problém za určitých podmínek odložit. Nová veze specifikací SRS (2.3.0) poskytla část řešení zavedením nového typu informací poskytovaných pozemním systémem, který umožňuje volbu sítě. S funkcí, známou jako Inter-PLMN, která je nabízena oběma sítěmi, to umožní řídit přechod mezi sítěmi GSM-R. 7. Situace projektu od konce r. 2006 Na konci r. 2006 je dokončena a testována trať L4. Laboratorní zkoušky se konaly v červnu a v srpnu a září byly doplněny zkouškami na místě se třemi typy zkušebního vlaku: - dieselová lokomotiva vybavená systémem ETCS společnosti Alstom, - dieselová lokomotiva společnosti Infraspeed pro zkušební přeshraniční provoz, - vlak Thalys pro zkušební vysokorychlostní provoz. Poslední dva jmenované vlaky byly vybaveny systémem ETCS společnosti Siemens, který umožnil přezkoumat zásady interoperability podle určitých limitů. Byly zjištěny a analyzovány některé problémy. Pokud jde o trať L3, probíhají na místě montážní práce a zkoušky mají být zahájeny v polovině r. 2007 a provoz trati je plánován na konci r. 2007.V krátkodobém výhledu není plánován vysokorychlostní přejezd německé hranice. 8. Rozvoj trati L4 Během r. 2007 je plánováno zprovoznění části trati L4 mezi městy Antwerpy a Noorderkempen. SNCB plánuje používat lokomotivy TRAXX vybavené systémem ETCS. Na konci r. 2007 budou jezdit mezi Belgií (Brusel) a Nizozemskem (Amsterdam) první mezinárodní vlaky. Na počátku r. 2008, budou poskytovat některé z dopravních služeb vysokorychlostní vlaky (Thalys) a potom nové vlaky HSA. Mezitím bude integrována brána RBC a bude možné přejíždět hranici rychlostí 300 km/h na úrovni 2 systému ETCS. V plánu je rovněž upgrade na verzi 2.3.0 specifikací, které pokrývají požadavky na Koridor 2007. Projekt tratí L3—L4 demonstruje možnost poskytnout řešení, které splňuje potřeby dopravců optimálním způsobem. Originál: Cross-border operation at 300 km/h Pramen: Signal + Draht (99) 3/2007, s. 32 – 35 Přeložila: Lidmila Zrzavecká Jazyková korektura a grafická úprava: ODIS
